文心兰COL基因的分离及其表达分析

CONSTANS(CO)及CONSTANS-like(COL)基因在光周期调控植物开花中起到重要的作用。该研究以文心兰(Oncidium)品种‘金辉’为材料,分离了CO同源基因OnCOL2及另外2个COL基因(OnCOL8和OnCOL9),它们分别编码326、411和291个氨基酸;生物信息分析预测它们均定位于细胞核;OnCOL2、OnCOL8有2个锌指B-box结构域和1个CCT结构域,而OnCOL9缺少B-box结构域。多序列比对及进化树分析结果表明,所有COL蛋白可划分为3组,OnCOL2与OnCOL8、OnCOL9分到了2个不同组中。OnCOL2与建兰(Cymbidium ensifolium)CeCOL(90.77%)高度相似;OnCOL8与OnCOL9在进化关系上更为接近,分别与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtCOL9和AtCOL10关系最近,它们在B-box和CCT结构域都极为保守。表达分析结果表明OnCOL2、OnCOL8与OnCOL9分别在花、根和假鳞茎中表达量最高,在叶片中的表达呈周期性变化趋势,且在长、短日照条件下表达的峰值及时间均存在差异,在花芽分化时期的叶片中表达量均显著上调。研究表明,OnCOL2、OnCOL8与OnCOL9基因均受到生物钟和日长调节,在光周期途径中,可能通过上调它们的表达以促进文心兰花芽的形成。该研究结果为进一步研究基因功能及光周期调控文心兰开花机制奠定了基础。     

文心兰类原球茎的愈伤组织诱导及其植株再生

该研究首次以文心兰的类原球茎( protocorm-like bodies, PLBs)为外植体进行愈伤组织诱导及其植株再生培养,并分析了不同浓度的TDZ和2,4-D配比对愈伤组织增殖的影响。结果表明：以1/2MS为基本培养基,添加1 mg.L-1 TDZ与3 mg.L-12,4-D,从接种的 PLBs上可以诱导出乳白色的、较疏松的愈伤组织,诱导频率达到100％。愈伤组织继代培养时,在2,4-D浓度为0.5~2.0 mg.L-1的范围内,其增殖主要受TDZ浓度的影响,TDZ浓度从1.0 mg.L-1降低到0.5 mg.L-1,愈伤组织鲜重增殖倍数显著增加,由最低的4.50倍增加到最高的6.04倍。愈伤组织增殖的最适培养基为1/2MS ＋0.5 mg.L-1 TDZ ＋1.0 mg.L-12,4-D。将在最适愈伤组织增殖培养基上继代培养约1个月的愈伤组织转移到T2培养基(3.5 g.L-1花宝1号＋20 g.L-1红薯＋25 g.L-1香蕉＋1 g.L-1 tryptone ＋20 g.L-1蔗糖＋3.5 g.L-1 phytagel)上,黑暗培养1个月后,每克鲜重的愈伤组织约诱导出1328.67个PLBs。将诱导出的PLBs转移到新鲜的T2培养基上光照培养1个月,萌发率为90.12％。而将小植株转移到添加1 g.L-1活性炭的1/2MS培养基上,成苗率达到100％。该研究结果成功建立了文心兰的高频愈伤组织诱导及其植株再生体系,为文心兰基因工程育种提供了一个高效、稳定的转化受体系统。     

文心兰OnFNR基因的克隆及抗软腐病功能鉴定北大核心CSCD

为了解铁氧还蛋白-NADP+氧化还原酶(FNR)在文心兰抵御软腐病过程中的作用,该研究采用RACE技术从文心兰‘小樱桃’中克隆到一条OnFNR基因(登录号为KX461908),分析其序列特性和编码蛋白亚细胞定位情况,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析其在不同组织部位以及不同软腐病感病阶段的表达模式,构建OnFNR过表达载体并转化文心兰原球茎(PLBs),对转基因原球茎进行软腐病抗性评价。结果显示:(1)文心兰OnFNR基因开放阅读框长为1080 bp,预测可编码含359个氨基酸、分子量为40066.14 Da、等电点为8.72的碱性蛋白;OnFNR具有典型的FAD结合结构域和NADP+结合结构域,定位于叶绿体。(2)多序列比对和进化树分析发现,OnFNR与其他植物LFNR聚为一类,并与小兰屿蝴蝶兰LFNR的相似度最高(89.1%)。(3)qRT-PCR结果显示,OnFNR在文心兰叶中的表达量最高,其次是假鳞茎与花,根中最低;文心兰植株接种软腐病病原菌1 d后叶片和假鳞茎的OnFNR基因表达量呈现极显著下调,并且在5个感病阶段的表达量均低于健康植株。(4)成功构建过表达载体pCAMBIA1301-OnFNR,并经农杆菌EHA105侵染成功转入文心兰PLBs,获得过表达OnFNR转基因原球茎16个;在过表达OnFNR文心兰PLBs中,OnFNR与Fd基因表达均呈现极显著上调,尤其是Fd表达量上调至对照(非转基因PLBs)的3.67倍,且过表达OnFNR的PLBs在软腐病病原菌侵染第4天的存活率仍有48.88%,而对照的存活率只有6.66%。研究表明,文心兰OnFNR是一个定位于叶绿体的光合型铁氧还蛋白-NADP+氧化还原酶,过表达OnFNR能够明显提高文心兰植株的抗病性,推测OnFNR在植物抵抗病毒以及ROS爆发中具有重要作用,且过表达OnFNR可能通过提高LET的电子传递效率,进而提高Fd的表达量达到促进MAPK通路信号传导的效果。     

文心兰浅绿条纹突变体的生理生化及叶绿素荧光特性研究

以文心兰浅绿条纹突变体为材料,分析叶片光合色素含量和组成、叶绿素合成前体物质含量以及叶绿素荧光参数的变化,观察突变体叶绿体超微结构的改变,以探寻其叶色变异的生理基础。结果表明:(1)突变体叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、类胡萝卜素(Car)和总叶绿素(Chl)含量分别比叶色正常植株显著降低了37.1%、34.0%、30.8%和36.3%。(2)突变体叶绿素生物合成受阻于胆色素原(PBG)到尿卟啉原Ⅲ(UrogenⅢ)的反应步骤。(3)突变体叶绿体发育存在明显的缺陷,基粒数目及基粒片层的垛叠层数明显减少,嗜锇颗粒及囊泡较多。(4)突变体初始荧光(Fo)比正常植株高39%,最大荧光(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ有效光化学效率(Fv′/Fm′)和PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)均显著低于正常植株,但光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(NPQ)与正常植株无显著差异。研究结果说明,文心兰叶绿素生物合成受阻和叶绿体结构发育不良,导致叶绿素的含量下降,致使突变体叶片呈现浅绿条纹,光能利用率降低。     

喷施不同生长调节剂对‘milliongolds’文心兰开花的影响

以文心兰‘milliongolds’品种分株苗为试验材料,研究不同种类和不同浓度的植物生长调节剂喷施对其开花的影响。结果表明:与不喷施生长调节剂(对照)相比,200 mg/L GA3和GA3(200 mg/L)+6-BA(25 mg/L)处理能使文心兰的花期显著提前;单一的6-BA处理使花朵变小,但花芽分化率提高;GA3+6-BA处理使花朵变大,花葶长度增加;喷施200 mg/L和250 mg/L PP333可使文心兰花期推迟,不同浓度PP333可以使花葶矮化;在假鳞茎形成期喷施生长调节剂对花梗第一间距粗度无显著影响。     

三种文心兰挥发性成分的比较

文心兰（Oncidium）是兰科文心兰属植物的总称,其花多而美丽,为重要的切花花卉,与卡特兰（Cattleya）、蝴蝶兰（Phalaenopsis）和石斛兰（Dendrobium）一起被列为世界四大观赏洋兰（陈心启和吉占和1998）。在文心兰400多个野生种中,     

文心兰原球茎液体增殖培养研究

以茎尖诱导形成的原球茎(protocorm-like bodies,PLBs)为外殖体,采用液体培养方式比较了不同浓度的激素配比、蔗糖浓度和添加不同量的新鲜椰汁对文心兰PLBs增殖的影响,并比较了相同培养基成分时液体培养PLBs增殖、分化成苗和固体培养PLBs增殖和分化成苗的差异。试验结果表明:不同浓度的外源激素及其配比对文心兰PLBs增殖生长影响较大,6-BA0.5 mg/L Ad 0.05 mg/L NAA0.05 mg/L的激素组合比较适合文心兰PLBs增殖;蔗糖浓度对文心兰PLBs增殖的影响也较大,适合文心兰PLB在液体培养条件下增殖的蔗糖浓度为7.5 g/L;添加5%新鲜椰汁不仅对文心兰PLBs增殖有促进作用,而且能改善PLBs的质量;适合文心兰PLBs增殖的培养基为MS 6-BA0.5 mg/L Ad 0.05 mg/L NAA0.05 mg/L 5%椰汁 蔗糖7.5 g/L。文心兰PLBs在5周内的增殖生长曲线呈倒"V"字形,第3周的增殖速度达最高峰,而固体培养基PLBs增殖速度较慢,生长曲线几乎成直线。液体增殖的PLBs分化成苗较固体培养增殖的PLBs差。     

文心兰乙烯不敏感基因EIN2的克隆及表达分析

该研究采用PCR、RACE方法,对文心兰‘南茜’的乙烯不敏感蛋白基因（ethylene insensitive 2,EIN2）进行克隆及生物信息学分析,并采用qRT PCR技术,对该基因在文心兰不同组织器官和不同花期中的表达模式进行分析。结果表明：（1）成功克隆得到文心兰_EIN2基因序列,命名为OnEIN2（MH497388）;该基因cDNA序列全长为4 177 bp,其中开放阅读框3 879 bp,编码1 292个氨基酸,3′非编码区长208 bp,5′非编码区长90 bp。（2）生物信息学分析显示OnEIN2是一个不稳定的疏水蛋白,含有跨膜结构,分子式为C₆₄₀₆H₉₉₈₈N₁₆₇₀O₁₈₉₇S₄₇;蛋白质分子量142.22 kD,理论等电点5.80。多序列比对和系统进化分析表明,文心兰EIN2与铁皮石斛EIN2的相似度最高（81.98%）,二者亲缘关系也最为接近。（3）实时荧光定量PCR分析发现,OnEIN2基因在根、茎、叶花中均有表达,在花中表达量最高,茎中表达量最低;而在不同花期中,盛开期表达量最高,其次是衰老期。研究表明,文心兰OnEIN2基因在开花和衰老过程中可能有重要的作用。     

文心兰试管苗丛生芽高效增殖体系的建立

分别采用细胞分裂素6-BA和Ad对文心兰试管苗增殖的作用进行研究,结果表明：在与0．2mg／L的NAA配合使用时,6-BA含量在2．0～4．0mg／L水平下的培养基较适合试管苗的增殖,最大增殖系数可达7．27,苗生长健壮,叶色鲜绿,适合进一步生根移栽;Ad在1．0～6．0mg／L的范围内增殖系数较小,苗生长缓慢、矮小。但有形成丛生苗的倾向;以2．0mg／L的6～BA和1．0mg／L的Ad组合使用,易形成丛生芽苗且苗体相对较小,增殖系数也较高;接种单株小苗较大苗易形成丛生芽苗;接种连体小芽苗,全部能形成丛生芽苗,增殖系数可达10．07,适合于进一步增殖使用。6-BA与Ad配合使用结合接种连体小芽苗可建立高效的丛生芽苗增殖体系,培养基最佳激素组合为MS 6-BA2．0mg／L Ad1．0mg／L NAA0．2mg／L 3％蔗糖 0．4％琼脂粉。     

琼脂浓度、pH值及接种苗大小对文心兰试管苗增殖的影响

探讨了培养基中琼脂浓度、pH值和接种苗大小对文心兰试管苗增殖及生长发育的影响。结果表明：培养基中使用的琼脂浓度不仅对文心兰试管苗的增殖有影响,而且对试管苗后期的生长发育也有影响,在琼脂粉使用量达6．0g/L时,增殖率明显降低,后期苗生长发育不良;接种苗的大小对试管苗的增殖率影响较大,小苗易于形成丛生芽苗和原球茎,增殖系数可达7．07,而大苗则不能形成丛生芽苗也无原球茎形成;培养基的pH值在5,2～6．5范围内,试管苗增殖率差异不明显,试管苗的生长发育均正常。